一种用于合成麦角硫因的化学-酶偶联方法技术

本发明专利技术提供了一种合成麦角硫因的化学

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种用于合成麦角硫因的化学
‑
酶偶联方法


[0001]本专利技术属于合成工艺领域，具体地，本专利技术提供了一种
L
‑
组氨酸甜菜碱的大规模化学合成方法，以及将
L
‑
组氨酸甜菜碱用定向进化后的裂殖酵母麦角硫因合成酶
SPEGT1
‑
tr M10
和
SPEGT2 M3
高效合成麦角硫因的策略
。

技术介绍

[0002]麦角硫因
(Ergothioneine
，简称
EGT)
是一种特殊的硫代组氨酸甜菜碱的氨基酸，其独特的氧化还原特性使它成为最好的天然抗氧化剂之一
。
麦角硫因主要由真菌
、
放线菌等微生物合成，对植物和动物具有独特的生理作用
。
麦角硫因相当于动物稀有的维生素，对氧化应激具有良好的抵制作用
。
因此，麦角硫因可以作为抗氧化剂和潜在的营养食品，在食品
、
化妆品和医药等行业具有极大的应用前景
。
[0003]目前化学合成法制备麦角硫因难以获得正确的手性，生物提取产能不足，生物发酵合成成为主流的发展方向
。
一方面，虽然粗糙脉孢菌
、
侧耳类食用菌等真菌的麦角硫因合成酶
EGT1
和
EGT2
已有报道，并在大肠杆菌中异源表达用于体外合成麦角硫因
。
但是，现有技术中的合成的麦角硫因产量普遍偏低，远未达到工业生产放大的潜力
。
另一方面，在不添加氨基酸的前提下利用发酵合成麦角硫因最多达到了
1.5
克每升的产量，但生产成本依旧偏高，且生产周期较长
。
[0004]综上所述，本领域尚缺乏一种高效率生产麦角硫因的方法
。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的缺点与不足，本专利技术结合了化学合成和生物合成二者各自的优势，目的在于提供一种麦角硫因的化学
‑
酶偶联高效合成系统
(
如图1所示
)。L
‑
组氨酸通过使用钯碳催化的甲醛还原胺化和碘化钾亲核取代合成
L
‑
组氨酸甜菜碱，然后使用裂殖酵母
(Schizosaccharomyces pombe)
的麦角硫因合成酶
SPEGT1(Uniprot ID:O94632)
和
SPEGT2(Uniprot ID:O94431)
的突变体工程酶
SPEGT1
‑
tr M10
和
SPEGT2M3
由
L
‑
组氨酸甜菜碱和半胱氨酸合成麦角硫因
。
[0006]此外，本专利技术还提供了麦角硫因合成酶
EGT1
和
EGT2
的筛选方法以及高浓度底物的
50mL
反应体系
。
本专利技术提供了麦角硫因酶催化中的条件优化方法，确定了基于裂殖酵母的麦角硫因合成酶
EGT1
和
EGT2
的组合，并且优化了酶催化体系中
Fe(Ⅱ)、
磷酸吡哆醛
(PLP)、
含硫
/
磷的还原剂的用量
。
[0007]本专利技术的第一方面，提供了一种裂殖酵母麦角硫因合成酶组合，其中所述的酶组合包括：
SPEGT1
‑
tr M10
，其氨基酸序列如
SEQ ID NO
：7所示；和
SPEGT2 M3
，其氨基酸序列如
SEQ ID NO
：9所示
。
[0008]在另一优选例中，所述
SPEGT1
‑
tr M10
合成酶的编码基因
(spegt1
‑
tr M10)
核苷酸序列如
SEQ ID NO
：8所示
。
[0009]在另一优选例中，所述合成酶的编码基因
(spegt2 M3)
核苷酸序列如
SEQ ID NO
：
10
所示
。
[0010]本专利技术的第二方面，提供了一种麦角硫因合成酶，所述的合成酶中，甲基化结构域被截短，且所述合成酶选自下组：
SPEGT1
‑
tr、SPEGT1
‑
tr M10、SOcEGT1
‑
tr、SCrEGT1
‑
tr、SOsEGT1
‑
tr、SJEGT1
‑
tr、TDEGT1
‑
tr、PLEGT1
‑
tr、SCoEGT1
‑
tr、TCEGT1
‑
tr、NCEGT1
‑
tr
，其氨基酸序列如
SEQ ID NO
：
5、7、11、13、15、17、19、21、23、25、27
所示
。
[0011]本专利技术的另一方面，提供了一种裂殖酵母麦角硫因合成酶
SPEGT1
‑
tr
，所述的合成酶的氨基酸序列如
SEQ ID NO
：5所示
。
[0012]在另一优选例中，所述合成酶编码基因
(spegt1
‑
tr)
的核苷酸序列如
SEQ ID NO
：6所示
。
[0013]在另一优选例中，本专利技术提供了一种裂殖酵母麦角硫因合成酶
SPEGT1
，所述的合成酶的氨基酸序列如
SEQ ID NO
：1所示
。
[0014]在另一优选例中，所述合成酶的编码基因
(spegt1)
的核苷酸序列如
SEQ ID NO
：2所示
。
[0015]在另一优选例中，本专利技术提供了一种裂殖酵母麦角硫因合成酶
SPEGT2
，其特征在于，所述的合成酶的氨基酸序列如
SEQ ID NO
：3所示
。
[0016]在另一优选例中，所述合成酶的编码基因
(spegt2)
的核苷酸序列如
SEQ ID NO
：4所示
。
[0017]本专利技术的另一方面，提供了一系列其他菌株麦角硫因合成酶
EGT1
‑
tr
，所述的合成酶的氨基酸序列如
SEQ ID NO
：
11、13、15、17、19、21、23、25、27
所示
。
[0018]本专利技术的另一方面，提供了一系列本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种裂殖酵母麦角硫因合成酶组合，其特征在于，所述的酶组合包括：
SPEGT1
‑
tr M10
，其氨基酸序列如
SEQ ID NO
：7所示；和
SPEGT2 M3
，其氨基酸序列如
SEQ ID NO
：9所示
。2.
一种麦角硫因合成酶，其特征在于，所述的合成酶中，甲基化结构域被截短，且所述合成酶选自下组：
SPEGT1
‑
tr、SPEGT1
‑
tr M10、SOcEGT1
‑
tr、SCrEGT1
‑
tr、SOsEGT1
‑
tr、SJEGT1
‑
tr、TDEGT1
‑
tr、PLEGT1
‑
tr、SCoEGT1
‑
tr、TCEGT1
‑
tr、NCEGT1
‑
tr
，其氨基酸序列如
SEQ ID NO
：
5、7、11、13、15、17、19、21、23、25、27
所示
。3.
一种麦角硫因合成酶表达载体，其特征在于，所述的表达载体用于表达如权利要求2中所述的麦角硫因合成酶
EGT1
‑
tr
，和
/
或如权利要求1中所述的麦角硫因合成酶
SPEGT2 M3。4.
一种表达盒，其特征在于，所述的表达盒用于表达如权利要求2中所述的麦角硫因合成酶
EGT1
‑
tr
，和
/
或如权利要求1中所述的麦角硫因合成酶
SPEGT2 M3。5.
一种重组菌株，其特征在于，所述的重组菌株含有如权利要求3中所述的表达载体，或其基因组中整合有编码如权利要求1和2中所述的合成酶的多核苷酸序列
。6.
一种用于麦角硫因合成的化学
‑
酶偶联系统，其特征在于，所述的化学催化系统包括：钯碳催化
L
‑
组氨酸的甲醛还原胺化双甲基化以及碘甲烷亲核取代合成三甲基取代的季铵盐组氨酸甜菜碱；所述的催化酶系统包括如权利要求1所述的麦角硫因合成酶组合，或如权利要求2所述的麦角硫因合成酶
。7.
一种麦角硫因合成方法，其特征在于，包括以下步骤：在如权利要求1所述的麦角硫因合成酶组合，...

【专利技术属性】
技术研发人员：林亮，吕龙，江艳，吴亚明，宋书诚，孙丽丽，丁小然，
申请(专利权)人：中国科学院上海有机化学研究所，
类型：发明
国别省市：